一种简易的全景摄像头标定方法与流程

本发明涉及汽车360全景泊车影像系统，特别是一种简易的全景摄像头标定方法。

背景技术：

1、360全景泊车系统需要对摄像头的内外参数进行标定，在很多时候，并没有固定的场地，这时候就需要在布上印制棋盘格，放在车辆的周围，并采集摄像头图像进行标定。

2、现有的标定方法是在车周铺布并测量距离，从而建立世界坐标系，然后提取布的角点并进行标定。这样的标定方式有如下缺点：1、为了减少铺设误差，需尽量减少布数量，这样布会比较大，铺设难度增大；2、对布的铺设要求较高，如果布出现倾斜或错位，会严重影响标定效果；3、需要测量各标定布的距离，增加了标定操作的工作量。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种简易的全景摄像头标定方法，采用多个小标定板实现全景摄像头的全自动标定，不需要测量距离，方法简便，减少人工干预，并降低了布的成本。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种简易的全景摄像头标定方法，包括以下步骤：

4、1）设置标定板：根据车身上摄像头的数量和位置设置标定板，标定板放在相邻摄像头的成像交界处，相邻摄像头都具有同一标定板的完整图案，每个标定板具有四个物理角点；

5、2）提取图像角点：采集各摄像头的一帧摄像头图像，并提取所有图像角点；每摄像头对应2个标定板图案；

6、3）调整图像角点次序：对每个标定板图案的角点次序进行调整，调整为与相邻前后摄像头的同一标定板图案角点的物理次序相同；

7、4）各标定板的物理角点坐标：以标定板物理中心作为原点，标定板四个物理角点为(-r,-r,0), (r,-r,0), (-r,r,0), (r,r,0)，再根据提取到的单标定板图案4个图像角点，锁定默认的摄像头内部参数，单独对摄像头外部参数进行标定；

8、5）得到坐标系的转换公式：每摄像头图像对应两个标定板，对应两种坐标系，根据两个标定结果旋转矩阵cr1、cr2和平移向量ct1、ct2，可得到两种坐标系的转换公式：t1=（cr1的逆*cr2）*(ct2+t2)-ct1，其中，t2表在其中另一个标定板坐标系的位置，t1表在其中一个标定板坐标系的位置；坐标系不相邻的坐标系需要位置转换，可先转换到相邻坐标系，经过多次转换，可实现任意标定板坐标系之间的位置转换；

9、6）确定基本物理坐标系：预设一个标定板的坐标系作为基本物理坐标系，计算各摄像头的物理坐标，根据步骤5）得到的坐标转换公式，将各摄像头的位置转换到标定板的基本物理坐标系；

10、7）各标定板的物理角点转换至基本物理坐标系：各标定板在自己坐标系的四个物理角点为(-r,-r,0), (r,-r,0), (-r,r,0), (r,r,0)，根据坐标转换公式，将各标定板物理角点都转换到基本物理坐标系；

11、8）建立车底中心物理坐标系：把车身上最前方摄像头和最后方摄像垂直地面点连线作为中轴线，中心作为物理中心，建立车底中心物理坐标系；将各在基本物理坐标系的物理角点坐标转换到车底中心物理坐标系；车底中心物理坐标系的中心为车辆中心，且方向与车身一致；

12、9）实现最终标定：根据每个摄像头已经提取的2个标定块的8个图像角点，结合步骤8）中计算出的车底中心物理坐标系的物理坐标，采用8个图像角点对摄像头的内外参数同时标定，即实现最终的标定。

13、优选地，步骤1）中的车身为4路全景，车身上具有前摄像头、后摄像头、左摄像头和右摄像头，标定板放在相邻摄像头的成像交界处，分别为前左标定板、前右标定板、后左标定板和后右标定板。

14、更优选地，步骤2）每个摄像头对应2个标定板图案，共8组，记为前左、前右、后左、后右、左前、左后、右前、右后；每个标定板图案具有4个图像角点，共有32个图像角点。

15、更优选地，步骤3）中对左摄像头和右摄像头的每个标定板图案的图像角点次序进行调整，调整为与相邻前后摄像头的同一标定板图像角点的物理次序相同。

16、更优选地，步骤5）中4个摄像头图像各有2个标定板图案，标定完成后得到8组标定结果：前左、前右、后左、后右、左前、左后、右前、右后；8组标定结果都是基于相应标定板的物理坐标系，相邻摄像头同一标定板基于的坐标系相同，共有前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板四种坐标系；每个摄像头图像对应的两种坐标系可根据转换公式进行转换。

17、更优选地，步骤6）中以前左标定板坐标系作为基本物理坐标系，计算摄像头物理坐标：前摄像头坐标即-前左t；左摄像头坐标即-左前t；右摄像头在前右标定板坐标系的坐标为-右前t，根据坐标转换公式转换到前左标定板坐标系中；后摄像头在后左标定板坐标系的坐标为-后左t，根据坐标转换公式转换到前左标定板坐标系。

18、更优选地，步骤7）中以前左标定板坐标系作为基本物理坐标系，各标定板在自己坐标系的四个物理角点为(-r,-r,0), (r,-r,0), (-r,r,0), (r,r,0)，根据坐标转换公式，把前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板的物理角点都转换到前左标定板坐标系。

19、更优选地，步骤8）中把前后摄像头垂直地面点连线作为中轴线，中心作为物理中心，建立车底中心物理坐标系，车底中心物理坐标系与前左坐标系在同一平面，中心在前左标定板坐标系的坐标为cx=xf+xr，cy=yf+yr，与前左坐标系角度差为th=π/2-atan2(yf-yr,xf-xr)，其中xf、yf表前摄像头xy坐标，xr、yr表后摄像头xy坐标；把前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板在前左标定板坐标系的物理角点坐标转换到车底中心物理坐标系，前左标定板坐标系转换到车底中心物理坐标系公式为：xn=(x-cx)*cos(th)-(y-cy)*sin(th)，yn=(x-cx)*sin(th)+(y-cy)*cos(th)，xn、yn为车底中心物理坐标系xy坐标，x、y为前左标定板坐标系坐标；前后摄像头y位置差即车长，左右摄像头x位置差即车宽。

20、优选地，步骤1）中的车身为6路全景或8路全景。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种简易的全景摄像头标定方法，通过简单的铺设小标定板实现对全景摄像头标定，解决了全景泊车标定布铺布复杂的问题，减少了人工干预，并降低了布的成本。

技术特征：

1.一种简易的全景摄像头标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤1）中的车身为4路全景，车身上具有前摄像头、后摄像头、左摄像头和右摄像头，标定板放在相邻摄像头的成像交界处，分别为前左标定板、前右标定板、后左标定板和后右标定板。

3.根据权利要求2所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤2）每摄像头对应2个标定板图案，共8组，记为前左、前右、后左、后右、左前、左后、右前、右后；每个标定板图案具有4个图像角点，共有32个图像角点。

4.根据权利要求3所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤3）中对左摄像头和右摄像头的每个标定板图案的图像角点次序进行调整，调整为与相邻前后摄像头的同一标定板图像角点的物理次序相同。

5.根据权利要求4所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤5）中4个摄像头图像各有2个标定板图案，标定完成后得到8组标定结果：前左、前右、后左、后右、左前、左后、右前、右后；8组标定结果都是基于相应标定板的物理坐标系，相邻摄像头同一标定板基于的坐标系相同，共有前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板四种坐标系；每个摄像头图像对应的两种坐标系可根据转换公式进行转换。

6.根据权利要求5所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤6）中以前左标定板坐标系作为基本物理坐标系，计算摄像头物理坐标：前摄像头坐标即-前左t；左摄像头坐标即-左前t；右摄像头在前右标定板坐标系的坐标为-右前t，根据坐标转换公式转换到前左标定板坐标系中；后摄像头在后左标定板坐标系的坐标为-后左t，根据坐标转换公式转换到前左标定板坐标系。

7.根据权利要求6所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤7）中以前左标定板坐标系作为基本物理坐标系，各标定板在自己坐标系的四个物理角点为(-r,-r,0),(r,-r,0), (-r,r,0), (r,r,0)，根据坐标转换公式，把前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板的物理角点都转换到前左标定板坐标系。

8.根据权利要求7所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤8）中把前后摄像头垂直地面点连线作为中轴线，中心作为物理中心，建立车底中心物理坐标系，车底中心物理坐标系与前左坐标系在同一平面，中心在前左标定板坐标系的坐标为cx=xf+xr，cy=yf+yr，与前左坐标系角度差为th=π/2-atan2(yf-yr,xf-xr)，其中xf、yf表前摄像头xy坐标，xr、yr表后摄像头xy坐标；把前左标定板、前右标定板、后左标定板、后右标定板在前左标定板坐标系的物理角点坐标转换到车底中心物理坐标系，前左标定板坐标系转换到车底中心物理坐标系公式为：xn=(x-cx)*cos(th)-(y-cy)*sin(th)，yn=(x-cx)*sin(th)+(y-cy)*cos(th)，xn、yn为车底中心物理坐标系xy坐标，x、y为前左标定板坐标系坐标；前后摄像头y位置差即车长，左右摄像头x位置差即车宽。

9.根据权利要求1所述的简易的全景摄像头标定方法，其特征在于：步骤1）中的车身为6路全景或8路全景。

技术总结
本发明提供了一种简易的全景摄像头标定方法，涉及汽车360全景泊车影像系统技术领域，采用多个小标定板实现全景摄像头的全自动标定。与现有技术相比，本发明提供一种简易的全景摄像头标定方法，通过简单的铺设小标定板实现对全景摄像头标定，解决了全景泊车标定布铺布复杂的问题，减少了人工干预，并降低了布的成本。

技术研发人员：唐忠林
受保护的技术使用者：深圳市天双科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16